作者：Paul Golata 目前，LED燈除了照明，還有更多用處。當與連接智能網絡低電壓基于IP的基礎設施結合后，LED照明將成為強大系統網絡的一部分，可協同工作以收集、分析、管理、控制及響應設定的目標和實時傳感器反饋。由此產生的“智能建筑”在操作性能上更全面，因為它可以動態地響應操作問題，從而提高效率，同時節約電能和成本。 集成智能照明如何與其他系統協同工作?需要什么技術來整合系統及使效益最大化？本文將就連接智能照明及基礎設施技術進行深入探討。 智能LED照明網絡 連接智能LED網絡的基本前提是，照明控制從一個集中且相對普遍的穿過大部分建筑空間的方式，轉移到另一個解決方案，這個方案則針對建筑物內較小的有特定需求的部分。更重要的是，因為照明是智能網絡的一部分，其集成（且可以響應）網絡上的其他組件。這一點尤其適用商業辦公大樓、醫療設施、倉庫、制造和工業設施以及類似的大型或多用途空間，在這些空間中，一體適用的方法行不通或效率低下。 請設想使用自動加熱、通風和空調控制（HVAC）的建筑。HVAC可以監測和調整溫度，使環境符合人體的舒適度和機器的性能，以及滿足最佳的效率和成本。連接智能LED照明網絡將允許光照與這些相同的目標同步。這伴隨著光照對環境溫度控制的響應。因此，連接智能照明網絡將使網絡用戶通過調整光照來提高生產力、積極情緒、專注意識和幸福感。它還具有潛在的優勢，可以同步人類生理周期來調節光照，并根據窗外的日光照射量來增強或降低所需的光照。 LED照明與PoE 智能LED照明網絡的關鍵技術是互聯網供電(PoE)，其低電壓的電纜和設備將物聯網(IoT)與LED設備連接起來。PoE之所以簡單易行，是因為基于IP的基礎設施平臺大獲成功。通過使用PoE作為LED照明供電和控制系統的主干，照明被并入建筑物中，作為物聯網資產。除了給單層基礎設施供電及提供數據這一巨大優勢之外，PoE的成本也比銅電纜低。如圖1所示，PoE系統架構包括以下設備，在下一節中我們進行討論： ? PoE網關 ? LED照明器具 ? LED燈 ? LED智能驅動程序 ? LED電纜束 ? 傳感器 ? 無線開關和調光器 圖1：PoE系統架構包括網關、裝置、燈、驅動程序、纜繩、傳感器、無線開關和調光器。(來源: Molex Transcend??網絡連接照明) PoE網關 當計算機和網絡接口控制PoE網絡的管理層時，任何集成LED照明系統的啟動很大程度上依賴設備層和用于制造網絡的系統組件層。PoE網關是系統核心的設備。這些網關可以連接、控制及給照明器具供電。它們能夠控制LED照明功能，包括調暗、調色和傳感器報告。這些網關傳輸性能高達60W。若需要功率更高，如天井燈，則需要AC線路電壓(120VAC–277VAC)，而這里設備可以由無線線路電壓繼電器控制。 在IP行業，先進電信運算結構(ATCA或AdvancedTCA)的標準是48VDC。由于這個標準，很自然地為POE網關進行了以下配置： ? 未約束的48VDC ? 恒定電壓24VDC/48VDC ? 恒定電流 也可以使用符合IEEE 802標準的無線PoE網關。它們在標準頻率上運行(北美是902MHz，歐洲是868MHz)。一般來說，有效范圍是15m左右。它們允許安全的雙向通信用于多個無線設備的控制狀態，而設計人員無需關注其它設備的干擾。 LED照明器具 LED照明器具本身是系統關鍵的支持組件。器具依賴特定LED照明的選擇。在沒有智能連接和聯網的LED照明系統中，LED是傳統照明的替代。相對于白熾燈或熒光燈，LED固有的優越性能展示了效率優勢。然而，連接智能照明系統提升了整個系統的層次。它們采用并添加了PoE網關、照明控制傳感器和先進的網絡管理軟件系統，為系統提供了大量的反饋和控制。這種強化使照明本身以人為中心，并且能夠根據網絡用戶的數據、分析和決策標準進行控制。 LED燈 LED制造商不斷提升功效(lm / W)，并減少每流明($ / lm)的成本。LED制造商為照明器具供應商提供卓越產品的案例有很多： Cree是照明LED的行業領導者，創造了XLAMP XHP70.2超高功率LED，其通過高流明密度、可靠度和顏色一致性來實現低系統成本。它在一個7.0mm x7.0mm的封裝內，對流明密度、電壓特性、可靠性和光學性能進行了改進。 ? Lumileds研發了一款高功率、多模發射器的LUXEON MX LED模塊，使天井燈及其它戶外應用程序更具成本效益且性能更可靠。其在12VDC 配置內功效高達150 lm / W，可以以85°C產生1200流明。 ? OSRAM Opto Semiconductors公司的DURIS E 2835 LED在一個緊湊的2.8mm x 3.5mm塑料有引線芯片載體（PLCC）封裝中，集功效及廣角視野于一體。這些表面貼裝的LED燈的相關色溫為2700K到6500K。 其它有用的產品包括： ? 電涌保護器：Littelfuse制造了 PLED6N 開放型 LED 保護器，當LED串中的LED開啟電路失敗時，其提供了一個開關電子分流路徑。它的低高度剖面(1.1mm)使3VDC (1W) 350mA電流可以與1W額定功率兼容。 ? 連接器：Molex在連接器方面進行了創新，推出了與Molex Lite-TrapTM和迷你Lite-TrapTM SMT Wire-to-Board連接器系統，按鈕類型。這使得剖面高度降至2.65mm，即使是很薄的LED照明應用程序，其金屬絲很容易切除，插入位置低且固位力強。超薄的外形還可以防止LED照明應用生成陰影。 ? LED驅動程序：德州儀器制造了TPS92515/TPS92515-Q1 2A LED驅動程序，提供集成低電阻N通道MOSFET的小型單片開關調節器。其用于高亮度LED照明的應用，注重效率、高帶寬、PWM及模擬調光。此外，Infineon 是MOSFET的全球領先者。Infineon的CoolMOS?CE因其高效率、易用性、EMI性能及成本優勢，使其系列產品成為LED驅動程序或LED管的首選。它們可以應用于回掃、PFC和LLC拓撲等。 智能LED驅動程序 智能LED驅動程序為LED引擎提供合適的電源和調節信號。在接收到來自PoE網關的控制數據和電源后，LED驅動程序可以根據來自連接網絡的協調設計、控制和管理系統對信息及驅動任務進行響應。目前，它們可在單通道或雙通道配置中使用，以恒定電流12VDC-42VDC輸出電壓和45W最大輸出功率驅動LED照明裝置。它們可以被連接在一起，這樣在單一的PoE網關上可以驅動多至8個設備。 ? LED電纜束 LED電纜束作為連接智能LED驅動器的一種方式，提供低電壓配電和數據通信，以控制LED照明設備、傳感器和驅動器，但它尚不是標配。在LED電纜束成為行業標準時，有一種極佳的設計方式是使用Molex解決方案：新的Micro-Fit 3.0互連系統(圖2)。這個系統旨在滿足高接觸密度信號或電源連接器的需求。其構建間距為小型3.00mm(0.118”)，但保留了在較大電源連接器上的許多功能，且電流可以達到5.0A。這些連接器的可靠性、耐用性和易用性都十分強大。 圖2: Molex Micro-Fit? 3.0互連系統具有可靠性、耐用性且易于使用。(來源: Mouser Electronics) 傳感器 傳感器是控制回路對數字大樓提供支持的必要組成部分。傳感器可以是無線或有線，且可以通過PoE網關部署或驅動，或集成到LED照明設備中。 無線環境光傳感器是常見的設備。它們可以通過光照收集和能量采集來自行驅動，可謂經濟實效，十分可靠。它們能夠測量和報告中央主機可用自然光的層次，允許網絡進行實時調整和決策。 LED照明網絡中其他常見的傳感器類型包括：空氣質量、顏色溫度、濕度、被動式紅外(PIR)運動、開/關、近距、功率和溫度傳感器等。 無線開關和調光器